말뚝 지지력 감소

개념 정의

말뚝 지지력 감소는 항타와 시공 후 지반 변화, 부마찰력, 말뚝 손상 등으로 설계 지지력이 떨어지는 현상이다.

원인별 방지대책까지 함께 세워야 하므로 실무와 시험에서 핵심이 된다.

유효 지지력

유효 지지력은 선단지지력과 정의 주면마찰력을 더하고 부마찰력을 뺀 값이다.

부마찰력은 주변 지반이 말뚝보다 더 침하할 때 주면마찰이 아래로 뒤집혀 생긴다.

이 힘은 말뚝을 아래로 끌어내려 지지력을 실질적으로 줄인다.

지지력 감소의 흐름

지반 쪽 원인은 연약층 항타 후 과잉간극수압이 생기고, 소산되며 압밀 침하가 일어나는 것이다.

이 침하로 생긴 부마찰력이 말뚝을 끌어내려 유효 지지력을 줄인다.

말뚝 쪽 원인도 함께 봐야 한다. 항타 진동, 이음부 결함, 말뚝 파손이 있다.

시간효과

말뚝은 시간이 지나며 지지력이 늘기도 하고 줄기도 한다.

지지력이 늘어나는 것이 셋업이고, 줄어드는 것이 릴렉세이션이다.

설계에서는 감소 가능성을 미리 반영해야 하므로 릴렉세이션을 놓치면 안 된다.

계산 예제

가상의 예로 연약 점성토층 10m를 관통하는 직경 0.4m 말뚝을 본다.

주변장 U는 πD로 1.26m이고, 단위 부마찰력은 20kPa이다.

이 값을 식에 넣어 부마찰력의 합을 직접 구해 보자.

예제 결과

정답은 252kN이다. 세 값을 곱해 얻은 결과다.

단위는 m×kPa×m = kN이므로 단위도 맞는다.

이 값만큼 말뚝 지지력이 줄어든 것과 같은 효과가 생긴다.

핵심 정리

부마찰력은 하향으로 작용하여 말뚝 지지력을 감소시키는 하중이다.

대책은 항타 전 연약지반 개량, 말뚝 표면적 감소, 진동 저감, 지하수위 저하가 핵심이다.

특히 연약지반 개량과 표면적 감소를 빠뜨리지 않아야 한다.

재하시험은 말뚝 시공과 시험 사이에 시간 간격을 두어야 한다.